JP4221531B2

JP4221531B2 - battery

Info

Publication number: JP4221531B2
Application number: JP07765898A
Authority: JP
Inventors: 吉田　　浩明
Original assignee: GS Yuasa Corp
Current assignee: GS Yuasa Corp
Priority date: 1998-03-25
Filing date: 1998-03-25
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2018-03-25
Also published as: JPH11339757A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯状の正負極電極を帯状のセパレータを介して巻回した巻回形の発電要素を備えた電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車等に用いられる長円筒形の非水電解質二次電池は、図５に示すように、帯状の負極２と正極４を帯状のセパレータ３を介して長円筒形に巻回した発電要素１を備えている。この発電要素１は、負極２とセパレータ３と正極４をそれぞれ上下に少しずつずらして巻回することにより、発電要素１の上端側には例えば帯状の負極２の上端辺のみを突出させ、下端側には帯状の正極４の下端辺のみを突出させる。すると、図６に示すように、発電要素１の上端部に上部集電体５を配置して、この上部集電体５に負極２の上端辺を多数箇所で接続固定すると共に、発電要素１の下端部に下部集電体６を配置して、この下部集電体６に正極４の下端辺を多数箇所で接続固定することができるので、負極２や正極４から大電流を取り出すことができるようになり、高効率の放電が可能となる。
【０００３】
上記非水電解質二次電池は、複数個を並べて配線して使用することが多いので、接続作業等を容易にするために、正負極の端子８，１１（ただし、正極端子１１は図６では手前側となるため図示していない）を電池の上端部に並べて配置している。この際、発電要素１の上端部の上部集電体５は、リード金具７を介して直ちに負極端子８に接続することができる。しかし、発電要素１の下端部の下部集電体６は、電池上部の蓋１４に配置した正極端子１１に接続するために、リード材によって上方に引き出す必要がある。
【０００４】
そこで、従来の非水電解質二次電池は、発電要素１の中央の巻軸部にリード芯金１３を配置しておき、下部集電体６をこのリード芯金１３とリード金具１０とを介して正極端子１１に接続していた。発電要素１の巻軸部であれば、電池スペースに大きな無駄を生じさせることなくリード芯金１３を配置することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記非水電解質二次電池は、高出力の放電を行うと、リード芯金１３に大きな電流が流れるので、発熱量も非常に大きくなる。しかも、外部短絡時には、さらに大きな電流が流れるので、この発熱量も極めて大きくなる。しかし、従来の非水電解質二次電池は、リード芯金１３が放熱効率の悪い発電要素１の巻軸部に配置されていたため、電池内部の温度が上昇し易くなり、電池が不安定になるという問題があった。また、特に外部短絡時には中心部が極めて高温になるので、セパレータ３が溶融して内部短絡に至り、電池が破壊されるおそれも生じる。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、下部集電体を上方に引き出すリード材を発電要素の外周側面に沿って配置することにより、このリード材での発熱を効率良く放熱することができる電池を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
【０００９】
請求項１の発明は、帯状の正負極電極を帯状のセパレータを介して巻回した巻回形の発電要素を巻回軸が電池の上下方向となるように配置して電池ケース内に収納すると共に、この電池の上端部に正負極の端子を配置した電池において、発電要素の上端部で正負いずれか一方の電極を上部集電体に接続し、この上部集電体を直接又はリード材を介して一方の端子に接続すると共に、発電要素の下端部で他方の電極を下部集電体に接続し、この下部集電体を発電要素の外周側面と電池ケース内面との間に沿って配置したリード板を介して上方に引き出し、直接又は他のリード材を介して他方の端子に接続したことを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明によれば、下部集電体を上方に引き出すリード板が発電要素の外周側面と電池ケース内面との間に沿って配置されるので、このリード板での発熱を効率良く電池ケースの外部に放熱することができるようになる。
【００１１】
なお、前記発電要素が、正負極電極をセパレータを介して長円筒形に巻回したものであり、前記リード板が、発電要素の長円形の直線部における外周側面に沿って配置されていることが好ましい。
【００１２】
このようにすれば、リード板が発電要素の長円形の直線部（長円形における両側の半円部の間の部分）の外周側面に沿って配置されるので、長円筒形や長四角型の電池ケースにおける強度の弱い平面状の側面を補強することができる。
【００１３】
また、このリード板が発電要素の長円形の直線部における両側の外周側面に沿ってそれぞれ配置されていることが好ましい。
【００１４】
このようにすれば、リード板が両側の外周側面に配置されるので、長円筒形や長四角型の電池ケースにおける強度の弱いこれら平面状の両側面を確実に補強することができる。
【００１５】
また、前記電池が非水電解質二次電池であることが好ましい。
【００１６】
このようにすれば、高出力で発熱し易い非水電解質二次電池を安全に使用することができるようになる。また、この非水電解質二次電池は、正負極が充電時に膨張するので、発電要素が長円筒形や長四角型の電池ケースの平面状の側面を押広げるのを防止することができるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１〜図３は本発明の一実施形態を示すものであって、図１は長円筒形の非水電解質二次電池の発電要素に接続固定する集電体とリード材の構成を示す斜視図、図２は長円筒形の非水電解質二次電池の発電要素に接続固定する上部集電体とリード材の構成を示す斜視図、図３は図１におけるリード材の他の構成例を示す斜視図である。なお、図５〜図６に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００１９】
本実施形態は、従来例と同様に電気自動車等に用いられる長円筒形の非水電解質二次電池について説明する。この非水電解質二次電池の発電要素１は、図５に示したように、負極２とセパレータ３と正極４をそれぞれ上下に少しずつずらして巻回することにより、上端側には負極２の上端辺のみを突出させ、下端側には正極４の下端辺のみを突出させたものである。負極２は、帯状の銅箔の表面にグラファイト等の負極活物質を塗布したものであり、正極４は、帯状のアルミニウム箔の表面にリチウムコバルト複合酸化物等の正極活物質を塗布したものである。また、セパレータ３は、帯状の微多孔性樹脂フィルムを用いる。
【００２０】
上記発電要素１の上端部には、図２に示すように、発電要素１の長円形の直線部に沿った片側に上部集電体５が配置されている。この上部集電体５は、図６に示した集電体５，６と同様の構造であり、銅板を蛇腹状に繰り返し屈曲させたものである。そして、上部集電体５の上端側に突出した負極２の上端部を複数枚ずつ、この上部集電体５の下方を向く凹部に挿入し両側からカシメて圧着することにより接続固定する。また、この凹部の上端部に横長の窓を開口しておき、ここからレーザ光を照射することによりレーザ溶接によって負極２の上端部を接続固定することもできる。なお、この負極２の上端部は、上部集電体５との接続のために、予め活物質が塗布されないようにするか、又は、塗布後に活物質を除去して銅箔の金属地を露出させている。
【００２１】
上部集電体５は、発電要素１の長円形の中央部側が一体的に銅板からなるリード金具７となって水平に引き出されている。このリード金具７は、上部集電体５から引き出され、発電要素１の長円形の直線部の残りの片側からさらに長円形の一方の半円部の上方を覆うような形状に形成されている。また、このリード金具７には、発電要素１の長円形の半円部の上方を覆う部分の中央に、上方に突出する円筒状の負極端子８がカシメ等により接続固定されている。
【００２２】
上記発電要素１の下端部には、図１に示すように、発電要素１の長円形の直線部の片側に下部集電体６が配置されている。この下部集電体６も、上記上部集電体５と同様の構造であり、アルミニウム板を蛇腹状に繰り返し屈曲させたものである。そして、下部集電体６の下端側に突出した正極４の下端部を複数枚ずつ、この下部集電体６の上方を向く凹部に挿入し両側からカシメて圧着することにより接続固定する。また、上部集電体５の場合と同様に、この凹部の下端部に横長の窓を開口しておきレーザ溶接によって接続固定することもできる。なお、この正極４の下端部も、下部集電体６との接続のために、予め活物質が塗布されないようにするか、又は、塗布後に活物質を除去してアルミニウム箔の金属地を露出させている。
【００２３】
下部集電体６は、発電要素１の長円形の外周側が一体的にアルミニウム板からなるリード板９となって引き出されている。このリード板９は、下部集電体６から引き出されて上向きに屈曲され、発電要素１の外周側面におけるこの長円形の直線部に沿って上端部まで至る。また、このリード板９も、上端部が一体的にアルミニウム板からなるリード金具１０となって水平に屈曲して引き出されている。このリード金具１０は、発電要素１の長円形の直線部で、上記上部集電体５やリード金具７の上方を隙間を開けて覆うと共に、この発電要素１の長円形の他方の半円部の上方も隙間を開けて覆うような形状に形成されている。さらに、このリード金具１０には、長円形の半円部の上方を覆う部分の中央に、上方に突出する円筒状の正極端子１１がカシメ等により接続固定されている。
【００２４】
上記集電体５，６等を接続固定した発電要素１は、図６に示したものと同様の長円筒形の電池ケース１２に収納されて非水電解液を注入され密閉されることにより非水電解質二次電池を構成する。この際、正負極の端子８，１１は、それぞれ絶縁密閉されて電池上部の蓋１４から突設される。また、集電体５，６やリード板９、リード金具７，１０及び電池ケース１２の間は、必要に応じて図示しない絶縁シート等を介在させて絶縁する。
【００２５】
上記構成の非水電解質二次電池によれば、正極４からの電流が下部集電体６を介してリード板９を通り発電要素１の外周側面と電池ケース１２との間を流れるので、このリード板９での発熱を効率良く外部に放熱することができるようになる。しかも、リード板９は、板状であるため、巻軸部にリード芯金１３を配置する場合に比べても、電池内のスペース効率はほとんど低下しない。
【００２６】
また、非水電解質二次電池は、充電時に負極２と正極４の活物質が共に膨張する。しかし、電池ケース１２は、軽量化のためにできるだけ薄い金属板を用いるので、長円筒形の場合には、直線部の外周側面が平面状となって強度が弱くなる。従って、この長円筒形の電池ケース１２は、直線部の外周側面が充電時に発電要素１に押されて外側に膨らむという問題があった。ところが、本実施形態のように、この発電要素１の直線部の外周側面にリード板９を配置すれば、電池ケース１２を補強することができ、充電時の膨らみを緩和することができるようになる。
【００２７】
なお、上記実施形態では、下部集電体６を発電要素１の長円形の直線部の片側にのみ配置したが、図３に示すように、この長円形の直線部の両側に配置することも可能である。この場合、リード板９は、発電要素１の長円形の直線部における両側の外周側面に配置される。従って、リード板９の電流容量が大きくなって発熱自体を低下させると共に、電池ケース１２を両側で補強することができるので、充電時の膨らみを確実に抑制することができるようになる。
【００２８】
表１〜表３に、図６に示した従来の巻軸部にリード芯金１３を配置した非水電解質二次電池と、図１及び図３に示した本実施形態の非水電解質二次電池との比較結果を示す。
【００２９】
表１は、幅９１ｍｍ、厚さ３４ｍｍ、高さ１５０ｍｍの長円筒形電池（容量３６Ａｈ）を３．０Ｃ放電したときの電池の内外温度を測定したものである。
【表１】

【００３０】
従来の電池では、電池中心温度の上昇が大きく、電池表面温度との内外温度差が３２°Ｃに達する。これに対して、本実施形態の電池では、リード板９を片側と両側のいずれに配置したものも電池中心温度の上昇が比較的少なく内外温度差も２１〜２２°Ｃに抑制された。
【００３１】
表２は、表１と同じ電池を１００％充電状態で外部短絡させたときの電池の表面温度を測定したものである。
【表２】

従来の電池では、電池の表面温度が最高で４１０°Ｃに達し発煙が観測された。即ち、この電池では、外部短絡の短絡電流による中心温度の上昇が極めて大きいために、セパレータ３が溶融し内部短絡を起こしてさらに温度が上昇したためである。これに対して、本実施形態の電池では、電池の表面温度の最高が１２０°Ｃに抑制され、発煙は生じなかった。即ち、この電池では、外部短絡の短絡電流による発熱が速やかに外部に放熱されるので、電池内部の温度上昇が比較的少なく、また、この温度上昇によりセパレータ３が熱閉塞（シャットダウン）を起こして短絡電流を抑制することにより安全性が確保された。セパレータ３は、１２０°Ｃ程度以上の温度で熱閉塞を起こして電流を遮断するが、従来例のように高温になると溶融して電流を遮断する機能も果たせなくなる。
【００３２】
表３は、表１と同じ電池の放電時と充電時の電池ケース１２の厚さを測定したものである。
【表３】

従来の電池では、充電時に厚さが２．０ｍｍ増加するのに対して、本実施形態の電池では、充電時の厚さの増加が１．０〜０．８ｍｍに抑制された。従って、長円筒形の非水電解質二次電池を複数個並べてモジュール電池を構成する場合、充電時の膨張を考慮して設ける隙間を狭くすることができるので、このモジュール電池の容積効率を高めることができる。
【００３３】
なお、上記実施形態では、正負極の端子８，１１を電池の上端部に配置する場合について説明したが、図４に示すように、例えば電池の上端部には負極端子８のみを配置して、正極端子１１を電池の側面に配置してもよい。即ち、正極４を下部集電体６を介して、発電要素１の外周側面と電池ケース１２との間のリード板９に引き出し、これを電池の側面の正極端子１１に接続するようにしても、このリード板９での発熱が効率良く外部に放熱されるようになる。また、上記実施形態では、長円筒形の発電要素１を長円筒形の電池ケース１２に収納する場合について説明したが、この長円筒形の発電要素１を図４に示すような長四角形の電池ケース１２に収納することもできる。
【００３４】
さらに、上記実施形態では、上部集電体５や下部集電体６を蛇腹状に繰り返し屈曲させたものとしたが、発電要素１の上端部や下端部で負極２や正極４に確実に接続固定するものであれば、必ずしもこのような構成には限定されない。
【００３５】
さらに、上記実施形態では、発電要素１を長円筒形に巻回した場合について説明したが、本発明は、巻回形の発電要素一般に実施可能である。
【００３６】
さらに、上記実施形態では、非水電解質二次電池について説明したが、本発明は、その他の電池一般に実施可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の電池によれば、リード板が発電要素の外周側面に沿って電池ケース内面に隣接して配置されるので、このリード板での発熱を効率良く電池ケースの外部に放熱することができるようになる。このため、高出力の放電を行った場合にも、電池の温度上昇を抑制することができ、外部短絡時にも、電池内部の温度上昇による内部短絡の発生や電池の破壊を防止することができるようになる。
【００３８】
また、長円筒形の発電要素の場合には、リード板を長円形の直線部に沿って配置することにより、長円筒形や長四角型の電池ケースの平面状の側面を補強することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、長円筒形の非水電解質二次電池の発電要素に接続固定する集電体とリード材の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、長円筒形の非水電解質二次電池の発電要素に接続固定する上部集電体とリード材の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、図１におけるリード材の他の構成例を示す斜視図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示すものであって、長円筒形の非水電解質二次電池の発電要素に接続固定する集電体とリード材の構成を示す斜視図である。
【図５】長円筒形の非水電解質二次電池の発電要素の構成を示す斜視図である。
【図６】従来例を示すものであって、長円筒形の非水電解質二次電池の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１発電要素
２正極
３セパレータ
４負極
５上部集電体
６下部集電体
７リード金具
８正極端子
９リード板
１０リード金具
１１負極端子
１２電池ケース[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery including a wound power generation element in which strip-shaped positive and negative electrodes are wound through a strip-shaped separator.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 5, a long cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery used for an electric vehicle or the like includes a strip-shaped negative electrode 2 and a positive electrode 4 wound in a long cylindrical shape via a strip-shaped separator 3. It has. In this power generation element 1, the negative electrode 2, the separator 3, and the positive electrode 4 are wound slightly shifted up and down, so that, for example, only the upper end side of the strip-shaped negative electrode 2 protrudes from the upper end side of the power generation element 1, and the lower end Only the lower end side of the belt-like positive electrode 4 is protruded on the side. Then, as shown in FIG. 6, the upper current collector 5 is arranged at the upper end portion of the power generation element 1, and the upper end side of the negative electrode 2 is connected and fixed to the upper current collector 5 at a number of locations. Since the lower current collector 6 is disposed at the lower end of the lower electrode 6 and the lower end side of the positive electrode 4 can be connected and fixed to the lower current collector 6 at a number of locations, a large current can be taken out from the negative electrode 2 and the positive electrode 4. It becomes possible to perform highly efficient discharge.
[0003]
Since the non-aqueous electrolyte secondary battery is often used by arranging a plurality of the non-aqueous electrolyte secondary batteries, positive and negative terminals 8, 11 (however, the positive terminal 11 is not shown in FIG. (Not shown because it is on the front side) is arranged side by side on the upper end of the battery. At this time, the upper current collector 5 at the upper end of the power generation element 1 can be immediately connected to the negative electrode terminal 8 via the lead fitting 7. However, the lower current collector 6 at the lower end of the power generation element 1 needs to be drawn upward by the lead material in order to connect to the positive terminal 11 disposed on the lid 14 on the upper side of the battery.
[0004]
Therefore, in the conventional non-aqueous electrolyte secondary battery, the lead cored bar 13 is arranged on the central winding shaft portion of the power generation element 1, and the lower current collector 6 is interposed between the lead cored bar 13 and the lead fitting 10. Connected to the positive terminal 11. If it is the winding-axis part of the electric power generation element 1, the lead mandrel 13 can be arrange | positioned, without producing a big waste in battery space.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the non-aqueous electrolyte secondary battery discharges at a high output, a large current flows through the lead mandrel 13, so that the amount of heat generation becomes very large. In addition, since a larger current flows during an external short circuit, the amount of generated heat is extremely large. However, in the conventional non-aqueous electrolyte secondary battery, since the lead core 13 is disposed on the winding shaft portion of the power generation element 1 with poor heat dissipation efficiency, the temperature inside the battery is likely to rise and the battery becomes unstable. There was a problem. In particular, since the central portion becomes extremely hot at the time of external short circuit, the separator 3 is melted to reach an internal short circuit, and the battery may be destroyed.
[0006]
This invention is made | formed in view of this situation, and arrange | positions the lead material which pulls out a lower collector upward along the outer peripheral side surface of an electric power generation element, and thereby thermally radiates the heat_generation | fever in this lead material efficiently. It aims to provide a battery that can be used.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
[0008]
[0009]
According to the first aspect of the present invention, a wound power generation element obtained by winding a belt-like positive and negative electrode through a belt-like separator is disposed so that the winding shaft is in the vertical direction of the battery, and is housed in the battery case. In addition, in the battery in which positive and negative terminals are arranged at the upper end of the battery, either the positive or negative electrode is connected to the upper current collector at the upper end of the power generation element, and the upper current collector is directly or directly connected to the lead material. The other electrode is connected to the lower current collector at the lower end of the power generation element, and the lower current collector is disposed between the outer peripheral side surface of the power generation element and the battery case inner surface. It is characterized in that it is drawn upward through the lead plate and connected to the other terminal directly or through another lead material.
[0010]
According to the first aspect of the present invention, the lead plate that pulls the lower current collector upward is disposed between the outer peripheral side surface of the power generation element and the inner surface of the battery case. It becomes possible to dissipate heat to the outside of the case.
[0011]
The power generation element is obtained by winding positive and negative electrodes in a long cylindrical shape with a separator interposed therebetween, and the lead plate is disposed along the outer peripheral side surface of the elliptical straight portion of the power generation element . Is preferred .
[0012]
In this way , the lead plate is disposed along the outer peripheral side surface of the oval straight portion of the power generation element (the portion between the semicircular portions on both sides of the oval shape). It is possible to reinforce the planar side surface having a low strength in the battery case.
[0013]
Moreover, it is preferable that this lead board is each arrange | positioned along the outer peripheral side surface of the both sides in the elliptical linear part of an electric power generation element.
[0014]
In this way, since the lead plates are arranged on the outer peripheral side surfaces on both sides, it is possible to surely reinforce these two flat side surfaces having low strength in the long cylindrical or long rectangular battery case.
[0015]
Further, it is preferable that the battery is a nonaqueous electrolyte secondary battery.
[0016]
In this way, it is possible to safely use a non-aqueous electrolyte secondary battery that easily generates heat with high output. In addition, since the positive and negative electrodes expand during charging in this non-aqueous electrolyte secondary battery, the power generation element can be prevented from spreading the planar side surface of the long cylindrical or long rectangular battery case. Become.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0018]
1 to 3 show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a current collector and a lead member connected and fixed to a power generation element of a long cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery. FIG. 2, FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of an upper current collector and a lead material that are connected and fixed to a power generation element of a long cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery, and FIG. 3 is another configuration example of the lead material in FIG. It is a perspective view shown. In addition, the same number is attached | subjected to the structural member which has a function similar to the prior art example shown in FIGS.
[0019]
In the present embodiment, a long cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery used for an electric vehicle or the like will be described as in the conventional example. As shown in FIG. 5, the power generation element 1 of this non-aqueous electrolyte secondary battery has a negative electrode 2, a separator 3, and a positive electrode 4 that are wound slightly above and below and wound on the upper end side of the negative electrode 2. Only the upper end side is protruded, and only the lower end side of the positive electrode 4 is protruded on the lower end side. The negative electrode 2 is obtained by applying a negative electrode active material such as graphite on the surface of a strip-like copper foil, and the positive electrode 4 is obtained by applying a positive electrode active material such as lithium cobalt composite oxide on the surface of a strip-like aluminum foil. is there. The separator 3 uses a band-like microporous resin film.
[0020]
As shown in FIG. 2, an upper current collector 5 is disposed on one side along the oval straight portion of the power generation element 1 at the upper end of the power generation element 1. The upper current collector 5 has a structure similar to that of the

current collectors

5 and 6 shown in FIG. 6, and is obtained by repeatedly bending a copper plate in a bellows shape. A plurality of upper end portions of the negative electrode 2 protruding to the upper end side of the upper current collector 5 are inserted into a concave portion facing downward of the upper current collector 5, and are connected and fixed by caulking and crimping from both sides. Further, a horizontally long window is opened at the upper end portion of the concave portion, and the upper end portion of the negative electrode 2 can be connected and fixed by laser welding by irradiating the laser beam therefrom. The upper end of the negative electrode 2 is not preliminarily coated with an active material for connection with the upper current collector 5, or the active material is removed after coating to expose the metal ground of the copper foil. I am letting.
[0021]
The upper current collector 5 is drawn out horizontally as a lead fitting 7 made of a copper plate integrally at the center of the oval shape of the power generation element 1. The lead fitting 7 is drawn out from the upper current collector 5 and is formed in a shape that covers the upper side of one semicircular part of the elliptical shape from the remaining one side of the elliptical linear part of the power generation element 1. . In addition, a cylindrical negative electrode terminal 8 protruding upward is connected and fixed to the lead fitting 7 by caulking or the like at the center of the portion covering the upper part of the oval semicircular portion of the power generation element 1.
[0022]
As shown in FIG. 1, a lower current collector 6 is disposed on one side of the oval straight portion of the power generation element 1 at the lower end of the power generation element 1. The lower current collector 6 has a structure similar to that of the upper current collector 5 and is formed by repeatedly bending an aluminum plate in a bellows shape. Then, a plurality of lower end portions of the positive electrode 4 projecting to the lower end side of the lower current collector 6 are inserted into a concave portion facing upward of the lower current collector 6 and are connected and fixed by caulking and crimping from both sides. Further, as in the case of the upper current collector 5, a horizontally long window can be opened at the lower end of the recess, and the connection can be fixed by laser welding. In addition, the lower end portion of the positive electrode 4 is also connected to the lower current collector 6 so that the active material is not applied in advance or the active material is removed after the application to expose the metal ground of the aluminum foil. I am letting.
[0023]
The lower current collector 6 is drawn out as a lead plate 9 integrally formed of an aluminum plate on the outer periphery of the oval shape of the power generation element 1. The lead plate 9 is drawn from the lower current collector 6 and bent upward, and reaches the upper end along the oval straight line portion on the outer peripheral side surface of the power generation element 1. Further, the lead plate 9 is also drawn out with its upper end bent horizontally as a lead fitting 10 made of an aluminum plate. The lead fitting 10 is an oval straight portion of the power generation element 1 and covers the upper current collector 5 and the lead fitting 7 with a gap therebetween, and the other semicircular portion of the oval shape of the power generation element 1. The upper part is also formed in a shape that covers a gap. Further, a cylindrical positive electrode terminal 11 protruding upward is connected and fixed to the lead fitting 10 by caulking or the like at the center of the portion covering the upper part of the oval semicircular portion.
[0024]
The power generation element 1 to which the

current collectors

5, 6 and the like are connected and fixed is housed in a long cylindrical battery case 12 similar to that shown in FIG. A water electrolyte secondary battery is constructed. At this time, the positive and

negative terminals

8 and 11 are respectively insulated and sealed and protruded from the lid 14 at the top of the battery. Further, the

current collectors

5 and 6, the lead plate 9, the

lead fittings

7 and 10, and the battery case 12 are insulated by interposing an insulating sheet (not shown) as necessary.
[0025]
According to the non-aqueous electrolyte secondary battery having the above-described configuration, the current from the positive electrode 4 flows between the outer peripheral side surface of the power generation element 1 and the battery case 12 through the lead plate 9 via the lower current collector 6. Heat generated by the lead plate 9 can be efficiently radiated to the outside. In addition, since the lead plate 9 is plate-shaped, the space efficiency in the battery is hardly lowered even when the lead core 13 is disposed on the winding shaft portion.
[0026]
In the nonaqueous electrolyte secondary battery, the active materials of the negative electrode 2 and the positive electrode 4 both expand during charging. However, since the battery case 12 uses a metal plate that is as thin as possible to reduce the weight, in the case of the long cylindrical shape, the outer peripheral side surface of the straight portion becomes flat and the strength is weakened. Therefore, the long cylindrical battery case 12 has a problem that the outer peripheral side surface of the straight portion is pushed by the power generation element 1 during charging and swells outward. However, if the lead plate 9 is arranged on the outer peripheral side surface of the linear portion of the power generating element 1 as in this embodiment, the battery case 12 can be reinforced and the swelling during charging can be reduced. Become.
[0027]
In the above embodiment, the lower current collector 6 is disposed only on one side of the oval straight line portion of the power generation element 1, but may be disposed on both sides of this oval straight line portion as shown in FIG. Is possible. In this case, the lead plates 9 are disposed on the outer peripheral side surfaces on both sides of the oval straight portion of the power generation element 1. Accordingly, the current capacity of the lead plate 9 is increased to reduce the heat generation itself, and the battery case 12 can be reinforced on both sides, so that swelling during charging can be reliably suppressed.
[0028]
Tables 1 to 3 show the nonaqueous electrolyte secondary battery in which the lead core 13 is arranged on the conventional winding shaft shown in FIG. 6 and the nonaqueous electrolyte secondary of the present embodiment shown in FIGS. 1 and 3. The comparison result with a battery is shown.
[0029]
Table 1 shows the measured internal and external temperatures of a long cylindrical battery (capacity 36 Ah) having a width of 91 mm, a thickness of 34 mm, and a height of 150 mm when discharged at 3.0 C.
[Table 1]

[0030]
In the conventional battery, the battery center temperature rises greatly, and the temperature difference between the inside and outside of the battery surface temperature reaches 32 ° C. On the other hand, in the battery of this embodiment, the lead plate 9 arranged on either one side or both sides has a relatively small increase in the battery center temperature, and the internal / external temperature difference is suppressed to 21 to 22 ° C.
[0031]
Table 2 shows the measurement of the surface temperature of the battery when the same battery as in Table 1 is externally short-circuited in a 100% charged state.
[Table 2]

In the conventional battery, the maximum surface temperature of the battery reached 410 ° C. and smoke was observed. That is, in this battery, since the rise in the center temperature due to the short-circuit current of the external short circuit is extremely large, the separator 3 is melted to cause an internal short circuit and the temperature is further increased. On the other hand, in the battery of the present embodiment, the maximum surface temperature of the battery was suppressed to 120 ° C., and no smoke was generated. That is, in this battery, the heat generated by the short-circuit current of the external short circuit is quickly radiated to the outside, so that the temperature rise inside the battery is relatively small, and this temperature rise causes the separator 3 to be thermally blocked (shut down). Safety was ensured by suppressing the short-circuit current. The separator 3 blocks the current by causing a thermal blockage at a temperature of about 120 ° C. or higher. However, the separator 3 cannot function to melt and block the current when the temperature becomes high as in the conventional example.
[0032]
Table 3 shows the measurement of the thickness of the battery case 12 during discharging and charging of the same battery as in Table 1.
[Table 3]

In the conventional battery, the thickness increased by 2.0 mm during charging, whereas in the battery of this embodiment, the increase in thickness during charging was suppressed to 1.0 to 0.8 mm. Accordingly, when a module battery is configured by arranging a plurality of non-aqueous electrolyte secondary batteries having a long cylindrical shape, a gap provided in consideration of expansion during charging can be narrowed, so that the volume efficiency of the module battery is increased. Can do.
[0033]
In the above embodiment, the case where the positive and

negative terminals

8 and 11 are arranged at the upper end of the battery has been described. However, as shown in FIG. 4, for example, only the negative electrode terminal 8 is arranged at the upper end of the battery. The positive electrode terminal 11 may be disposed on the side surface of the battery. That is, the positive electrode 4 is drawn out to the lead plate 9 between the outer peripheral side surface of the power generation element 1 and the battery case 12 via the lower current collector 6 and connected to the positive electrode terminal 11 on the side surface of the battery. The heat generated by the lead plate 9 is efficiently radiated to the outside. In the above embodiment, the case where the long cylindrical power generation element 1 is accommodated in the long cylindrical battery case 12 has been described, but the long cylindrical power generation element 1 is a long rectangular battery as shown in FIG. It can also be stored in the case 12.
[0034]
Furthermore, in the above embodiment, the upper current collector 5 and the lower current collector 6 are repeatedly bent in a bellows shape, but are reliably connected to the negative electrode 2 and the positive electrode 4 at the upper end portion and the lower end portion of the power generation element 1. If fixed, it is not necessarily limited to such a configuration.
[0035]
Furthermore, although the said embodiment demonstrated the case where the electric power generation element 1 was wound by the long cylindrical shape, this invention can be implemented in general in the winding type electric power generation element.
[0036]
Furthermore, although the non-aqueous electrolyte secondary battery has been described in the above embodiment, the present invention can be implemented in general for other batteries.
[0037]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the battery of the present invention, the lead plate is disposed adjacent to the inner surface of the battery case along the outer peripheral side surface of the power generation element. It becomes possible to dissipate heat to the outside of the case. For this reason, even when high-output discharge is performed, the temperature rise of the battery can be suppressed, and the occurrence of an internal short circuit and the destruction of the battery due to the temperature rise inside the battery can be prevented even during an external short circuit. It becomes like this.
[0038]
Further, in the case of a long cylindrical power generation element, the planar side surface of the long cylindrical or long rectangular battery case can be reinforced by arranging the lead plate along the oval straight portion. It becomes like this.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration of a current collector and a lead member that are connected and fixed to a power generation element of a long cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2, showing an embodiment of the present invention, is a perspective view showing a configuration of an upper current collector and a lead member that are connected and fixed to a power generation element of a long cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery.
FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the present invention and showing another configuration example of the lead material in FIG. 1;
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a configuration of a current collector and a lead member that are connected and fixed to a power generation element of a long cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery.
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a power generation element of a long cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a conventional example and showing the configuration of a long cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power generation element 2 Positive electrode 3 Separator 4 Negative electrode 5 Upper current collector 6 Lower current collector 7 Lead metal fitting 8 Positive electrode terminal 9 Lead plate 10 Lead metal fitting 11 Negative electrode terminal 12 Battery case

Claims

A winding-type power generating element obtained by winding a belt-like positive and negative electrode through a belt-like separator is disposed so that the winding shaft is in the vertical direction of the battery and is housed in the battery case, and the upper end of the battery In the battery with positive and negative terminals arranged in
Either the positive or negative electrode is connected to the upper current collector at the upper end of the power generation element, and this upper current collector is connected to one terminal directly or via a lead material, and the other electrode is connected to the other end at the lower end of the power generation element. The electrode is connected to the lower current collector, and the lower current collector is drawn upward via a lead plate arranged between the outer peripheral side surface of the power generation element and the inner surface of the battery case, directly or via other lead material And a battery connected to the other terminal.